Overstappen op kleine onderdelen in CNC-metaalsnijden

Hoe één machinist groot begon en micro werd

Toen ik 25 jaar geleden als machinist begon, was het een heel andere wereld dan wat we tegenwoordig zien in CNC-metaalsnijdiensten, waar de onderdelen (en de gereedschappen) steeds kleiner worden en de vereisten steeds veeleisender. Zelfs 10 jaar geleden, als iemand me had gevraagd of ik micro-machinale bewerkingen zou doen, zou ik hebben gezegd:"Absoluut niet! Het is TE klein, te kieskeurig, te veel hoofdpijn.” Maar toen kwam ik bij Metal Cutting Corporation werken en mijn leven - en mijn kijk op precisiebewerkingsdiensten - veranderde aanzienlijk.

Hier ben ik, ik heb de tijd van mijn leven en hou van de uitdagingen die gepaard gaan met microbewerkingen bij een top CNC-metaalsnijbedrijf. Dus wat was er zo anders toen ik overstapte van het bewerken van onderdelen van 182,88 cm lang naar werken in een winkel die routinematig onderdelen maakt die 6 mm (0,236") of zelfs korter zijn?

Strengere toleranties en uitdagender ontbramen

Bij Metal Cutting zijn 99% van de onderdelen die we maken zo klein dat we ze onder een microscoop of een loep moeten inspecteren om er zeker van te zijn dat bepaalde kenmerken binnen de door de klant gevraagde tolerantie vallen, er goed uitzien en braamvrij zijn. In de regel zijn toleranties veel krapper bij het maken van kleine onderdelen, en ontbramen is een grotere uitdaging vanwege de moeilijkheid om toegang te krijgen tot de zeer kleine kenmerken van de onderdelen. Hoe ontbraam je een onderdeel met een diameter die bijna zo klein is als een mensenhaar?

In deze microwereld lijkt het bereiken van nauwe toleranties en ontbramen misschien de grootste uitdaging bij de overgang van het snijden van grote onderdelen naar het snijden van zeer kleine onderdelen. Maar hier in de metaalbewerkingswinkel leerde ik al snel dat we onze eigen "geheimen" hadden die ons in staat stellen zeer nauwe toleranties aan te houden en ontbramen gemakkelijker te maken dan ik me had kunnen voorstellen, afkomstig uit een wereld van grote onderdelen.

Bovendien heb ik uit de eerste hand gezien dat er bij het CNC-snijden van kleine onderdelen versus grote onderdelen fundamentele verschillen zijn in de gebruikte materialen; een duizelingwekkende keuze aan hulpmiddelen voor het uitvoeren van zeer nauwkeurige taken; dramatische verschillen in de snelheden en voedingen die worden gebruikt bij het produceren van zeer kleine onderdelen; en zelfs verschillen in hoe koelvloeistof wordt toegepast.

Meer uitdagende materialen

Toen ik 25 jaar geleden begon met verspanen, werkte ik meestal met basismaterialen zoals 303 en 304 roestvrij staal, messing en aluminium. In de loop van de tijd ontwikkelden CNC-metaalsnijwerkerijen specialiteiten en nichemarkten, en dit stelde me in staat om meer te leren over aanvullende materialen en om met meer "exotische" metalen te werken.

Bovendien gebruikt het CNC-metaalsnijproces vaak zeer verschillende materialen voor microbewerkingen. Terwijl nikkel-titanium bijvoorbeeld kan worden gebruikt voor het maken van een klein onderdeel, zoals een medische clip, wordt dit materiaal niet in grotere maten gemaakt voor het maken van een groot onderdeel, zoals een machinespil. Dus toen ik in 2009 bij Metaalbewerking kwam, moest ik een hele nieuwe selectie metalen leren kennen, waaronder superlegeringen en andere materialen die extreem moeilijk te bewerken zijn. Toen ik begon te werken met wolfraam en molybdeen, dacht ik dat ik ze nooit naar mijn tevredenheid zou kunnen bewerken.

Gelukkig was het internet - en is het nog steeds - een nuttig hulpmiddel dat me hielp bij het verkennen van nieuwe materialen en verschillende manieren om dingen te doen in de wereld van microbewerkingen. De site voor Practical Machinist biedt bijvoorbeeld een uitgebreide selectie van forums en discussiethreads waar u aantekeningen kunt vergelijken met en leren van andere ervaren machinisten. Een andere goede bron zijn de CNCzone.com-forums, een site voor zowel professionals als hobbyisten. Het prikbordsysteem voor de tijdschriften Home Shop Machinist en Machinistenwerkplaats is een slimme doe-het-zelfhulpbron voor eenvoudige projecten; we gebruiken het zelfs als aanvulling op de opleiding van onze winkelleerlingen.

Verbluffende gereedschapsselectie bij CNC-metaalsnijden

Toen ik meer leerde over de meer veeleisende materialen die worden gebruikt in CNC-metaalsnijdiensten voor zeer kleine onderdelen, begon ik ook de selectie van gereedschappen te waarderen die met deze materialen kunnen werken en de gewenste resultaten bereiken zonder te breken. Evenzo, toen ik begon met het snijden van metaal en begon met het bewerken van onderdelen met een diameter zo klein als een mensenhaar, was ik onder de indruk van de gereedschappen die in staat waren tot zulk nauwkeurig werk, evenals de ingenieurs die ze ontwierpen. Je zou denken dat zoiets kleins zou breken bij de snelheden en voedingen waarmee we moeten werken om de spaanbelasting van de productie van duizenden kleine onderdelen aan te kunnen.

Tegenwoordig hebben CNC-metaalsnijbedrijven het extra voordeel van gereedschappen die, indien correct gebruikt, sterker, duurzamer en nauwkeuriger zijn; sommige hebben zelfs geen koelvloeistof nodig en veel zijn verkrijgbaar met verschillende coatings. In feite zijn er nu bijna eindeloze mogelijkheden in de beschikbaarheid van tools; als je je een bepaalde taak kunt voorstellen, heeft iemand waarschijnlijk een tool gemaakt die dit kan.

Hogere snelheden en feeds

Er is meestal een groot verschil in de snelheden en voedingen bij het gebruik van CNC-metaalsnijden om zeer kleine onderdelen te produceren. Toen ik voor het eerst met machinale bewerking begon, was de hoogste snelheid die ik gewoonlijk gebruikte 2.000 RPM; 10.000 RPM was boven mijn stoutste dromen. Toen ik bij Metaalsnijden kwam, vereiste de eerste klus die ik deed 15.000 tpm om een ​​klein gaatje in een onderdeel te maken en tot mijn verbazing volbracht het perfect. Bij het uitvoeren van een taak zoals het snijden van een gat met een diameter van 0,013″ (0,3302 mm), zou ik een machine routinematig kunnen bedienen met een snelheid van 24.000 tpm.

Over het algemeen zijn snelheden gebaseerd op het gebruikte gereedschap en de richtlijnen van de fabrikant van het gereedschap; hoe kleiner de gereedschappen, hoe sneller de RPM's over het algemeen zijn. Elke fabrikant biedt een formule voor het berekenen van de aanbevolen snelheid en oppervlakteafwerking per minuut (SFM). De toevoer varieert afhankelijk van het gereedschap en de fabrikant, evenals het materiaal dat wordt gesneden en elk type coating dat aanwezig is.

Het opvolgen van de richtlijnen van de fabrikant voor minimale en maximale snelheden en voedingen helpt zowel de standtijd te verlengen als ervoor te zorgen dat u goede resultaten behaalt. Ik ben er zeker van dat 99% van de machinisten, net als ik, zou zeggen dat ze langzaam beginnen en zich zo nodig aanpassen om de gewenste resultaten te bereiken, terwijl ze ernaar streven om binnen de parameters van de fabrikant te blijven.

Koelvloeistoftoevoer op het snijvlak

Toen ik begon met verspanen, gebruikte het CNC-metaalsnijproces bijna uniform overstromingskoeling, waarbij zowel het gereedschap als het onderdeel worden overspoeld met koelmiddel. Tegenwoordig gebruikt 99% van de winkels koeling door de spil, waardoor koelvloeistof rechtstreeks naar de snijkant kan worden geleverd en de spanen uit het gebied worden geblazen, om te voorkomen dat het gereedschap opwarmt en materiaal opbouwt dat de snijkant dof kan maken of zelfs ervoor zorgen dat het gereedschap kapot gaat.

Of u nu een draaigereedschap, een boormachine, een vingerfrees of een kotterbaar gebruikt, het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de spanen goed worden afgevoerd; dit geldt vooral wanneer u duizenden en duizenden onderdelen maakt, zoals we hier bij Metal Cutting doen. Bovendien kan het, in tegenstelling tot grote onderdelen, moeilijker zijn om achter de snede op een klein onderdeel te komen. Onze levering van koelmiddel onder hoge druk zorgt er echter voor dat we geen problemen hebben met spaanophoping of gereedschapsbreuk; bovendien helpt het ons om een ​​mooie oppervlakteafwerking te bereiken op de onderdelen die we produceren.

Net als bij snelheden en voedingen, is het belangrijk om de aanbevelingen van de fabrikant van het gereedschap op te volgen over welk type koelmiddel moet worden gebruikt in het CNC-metaalsnijproces; dit kan helpen om breuk te voorkomen, de standtijd te optimaliseren en kosten te besparen. Hier bij Metal Cutting gebruiken we meestal een in water oplosbare koelvloeistof of een olie, afhankelijk van de gereedschapsrichtlijnen en het materiaal dat wordt gesneden en de voorkeur van de machinist.

Leren houdt nooit op

Waar ik ooit CNC-metaalsnijden deed met onderdelen met toleranties van 0,020″ (0,508 mm) tot 0,001″ (0,0254 mm), bewerk ik bij Metal Cutting tegenwoordig routinematig onderdelen met toleranties van 0,00020″ (0,00508 mm) of 0,0010″ (0,00254 mm), met 0,00050″ (0,0127 mm) TIR. Om die overgang te maken, moest je nieuwe vaardigheden ontwikkelen en verschillende manieren onderzoeken om dingen te doen.

Ik merk dat dit vandaag de dag nog steeds het geval is, wanneer ik mijn vaardigheden blijf verbeteren en werk om het CNC-metaalsnijproces bij elk project verder te perfectioneren. Zelfs bij herhaalde taken kan ik altijd verbeteringen aanbrengen, bijvoorbeeld door de invoer of de spil te versnellen, een ander koelmiddel te gebruiken of andere variabelen aan te passen om de productiviteit te verhogen, de doorlooptijd te versnellen en de kosteneffectiviteit te verbeteren.

Voor tips over hoe u de beste specificaties voor uw kleine metalen precisieonderdeel kunt maken, downloadt u onze gratis gids Hoe u uw offerteaanvraag kunt afstemmen op uw maximale voordeel:veelgestelde vragen over de inkoop van kleine onderdelen.